第三節(jié)　核酸 教學(xué)設(shè)計(jì)

第三節(jié)核酸[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.能辨識(shí)核糖核酸、脫氧核糖核酸中的磷酯鍵，能基于氫鍵分析堿基的配對(duì)原理。能說明核糖核酸、脫氧核糖核酸對(duì)于生命遺傳的意義。2.了解脫氧核糖核酸、核糖核酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生物功能。認(rèn)識(shí)核酸的意義，體會(huì)化學(xué)科學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中所起的重要作用。任務(wù)一核酸的組成1．分類分類依據(jù)：根據(jù)組成中所含戊糖的不同。2．組成(1)基本單元：核苷酸。核苷酸由磷酸、戊糖和堿基結(jié)合而成。核酸是由許多核苷酸單體形成的聚合物，是一種生物大分子。核酸在酶的作用下，可以發(fā)生水解反應(yīng)，過程如圖所示：(2)戊糖(3)堿基脫氧核糖核酸(DNA)中的堿基eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(腺嘌呤(A),鳥嘌呤(G),胞嘧啶(C),胸腺嘧啶(T)))核糖核酸(RNA)中的堿基eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(腺嘌呤(A),鳥嘌呤(G),胞嘧啶(C),尿嘧啶(U)))[交流研討]腺嘌呤核苷和腺嘌呤核苷酸是生產(chǎn)核酸類藥物的中間體，請(qǐng)?jiān)谝韵陆Y(jié)構(gòu)簡式中圈出戊糖、堿基和磷酸所對(duì)應(yīng)的部分。提示：1．分析下面的概念圖，下列敘述正確的是()A．a(chǎn)表示的堿基有5種B．b表示的是核糖C．d表示核糖核苷酸D．d表示脫氧核糖核苷酸答案：D解析：組成DNA的基本單元是脫氧核糖核苷酸，脫氧核糖核苷酸由磷酸、脫氧核糖和堿基組成，所以a表示堿基。DNA中的堿基有4種，A錯(cuò)誤；b表示脫氧核糖，B錯(cuò)誤；d表示脫氧核糖核苷酸，C錯(cuò)誤、D正確。2.如圖1是脫氧核糖核酸(DNA)的結(jié)構(gòu)片段，它的堿基中胞嘧啶的結(jié)構(gòu)如圖2，下列說法正確的是()A．脫氧核糖核酸中含有的化學(xué)鍵都是不同原子形成的極性共價(jià)鍵B．2-脫氧核糖(C5H10O4)與葡萄糖屬于同系物，都能發(fā)生銀鏡反應(yīng)C．胞嘧啶的分子式為C4H5N3O，含有的官能團(tuán)是氨基和酰胺基D．脫氧核糖核酸由磷酸、2-脫氧核糖和堿基通過一定方式結(jié)合而成答案：D解析：根據(jù)脫氧核糖核酸的結(jié)構(gòu)可知，其中含有的化學(xué)鍵既有不同原子間形成的極性共價(jià)鍵，也有碳原子之間形成的非極性共價(jià)鍵，A錯(cuò)誤；2-脫氧核糖(C5H10O4)無醛基，不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，B錯(cuò)誤；胞嘧啶的分子式為C4H5N3O，含有的官能團(tuán)有酰胺基、碳碳雙鍵和氨基，C錯(cuò)誤；圖1為脫氧核糖核酸的結(jié)構(gòu)片段，由其結(jié)構(gòu)判斷可知脫氧核糖核酸由磷酸、2-脫氧核糖和堿基通過一定方式結(jié)合而成，D正確。DNA和RNA的對(duì)比組成脫氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)磷酸都含有核苷戊糖脫氧核糖核糖堿基相同腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)不同胸腺嘧啶(T)尿嘧啶(U)任務(wù)二核酸的結(jié)構(gòu)和生物功能1．核酸的結(jié)構(gòu)(1)DNA①由兩條多聚核苷酸鏈組成，兩條鏈平行盤繞，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。核苷酸之間通過磷酯鍵連接。②每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，堿基排列在內(nèi)側(cè)。③兩條鏈上的堿基遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，通過氫鍵結(jié)合成堿基對(duì)，腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)配對(duì)，鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)配對(duì)。(2)RNA①一般呈單鏈狀結(jié)構(gòu)，比DNA分子小得多。②與DNA對(duì)比，核糖替代脫氧核糖，尿嘧啶(U)替代胸腺嘧啶(T)。2．核酸的生物功能(1)DNA分子①基因：有一定堿基排列順序的DNA片段含有特定的遺傳信息。②作用：DNA分子上有許多基因，決定了生物體的一系列性狀。③復(fù)制過程：親代DNA分子兩條鏈解開→作為母鏈為模板，在酶的作用下，利用游離的核苷酸各自合成一段與母鏈互補(bǔ)的子鏈→形成兩個(gè)與親代DNA完全相同的子代DNA分子。(2)RNA分子：負(fù)責(zé)傳遞、翻譯和表達(dá)DNA分子所攜帶的遺傳信息。(3)我國科學(xué)工作者的貢獻(xiàn)時(shí)間貢獻(xiàn)1981年人工合成了具有生物活性的核酸分子——酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸1999年參與了人類基因組計(jì)劃2002年完成了水稻基因組圖譜的繪制[交流研討1]DNA分子的多聚核苷酸鏈中，核苷酸之間通過磷酯鍵連接。請(qǐng)類比蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，指出DNA分子、核苷酸和磷酯鍵分別對(duì)應(yīng)蛋白質(zhì)的哪些部分。提示：。[交流研討2]如圖是核酸片段，據(jù)圖回答下列有關(guān)問題：(1)若圖中為脫氧核苷酸鏈，則從堿基組成上看，還應(yīng)有的堿基是什么？圖中①和②各代表什么？(2)若圖中為核糖核苷酸鏈，則從堿基組成上看，還應(yīng)有的堿基是什么？圖中②代表什么？(3)核酸分子的多樣性由什么決定？蛋白質(zhì)分子的多樣性由什么決定？提示：(1)T磷酸脫氧核糖。(2)U核糖。(3)核酸分子的多樣性由核苷酸的種類、數(shù)目和排列順序三個(gè)因素決定，而蛋白質(zhì)分子的多樣性由氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序和蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)四個(gè)因素決定。eq\a\vs4\al()核酸分子的結(jié)構(gòu)層次1．正誤判斷，錯(cuò)誤的說明原因。(1)DNA是生物體遺傳信息的載體、蛋白質(zhì)合成的模板。(2)DNA分子由兩條多聚核苷酸鏈組成，兩條鏈平行盤繞，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。(3)DNA分子每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在內(nèi)側(cè)，堿基排列在外側(cè)。(4)RNA也是以核苷酸為基本構(gòu)成單位，其中的戊糖和堿基與DNA中的不同，脫氧核糖替代了核糖，尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)。答案：(1)正確。(2)正確。(3)錯(cuò)誤。DNA分子每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，應(yīng)排列在外側(cè)，堿基排列在內(nèi)側(cè)。(4)錯(cuò)誤。應(yīng)該是核糖替代了脫氧核糖。2．(2024·濟(jì)南高二檢測)下列關(guān)于如圖所示過程的敘述錯(cuò)誤的是()A．甲是磷酸，在不同的核苷酸中種類相同B．乙是五碳糖，在DNA中是脫氧核糖，在RNA中是核糖C．丙是堿基，在人體細(xì)胞遺傳物質(zhì)中有5種D．丁是核苷酸，在一個(gè)細(xì)胞中有8種答案：C解析：甲是磷酸，在不同的核苷酸中種類相同，A項(xiàng)正確；乙是戊糖，在DNA中是脫氧核糖，在RNA中是核糖，B項(xiàng)正確；丙是堿基，在人體細(xì)胞遺傳物質(zhì)DNA中有4種，即A、T、C、G，C項(xiàng)錯(cuò)誤；丁是核苷酸，在一個(gè)細(xì)胞中既有DNA又有RNA，所以有8種，即4種脫氧核糖核苷酸和4種核糖核苷酸，D項(xiàng)正確。3．下列有關(guān)核酸的敘述正確的是()A．核酸對(duì)生物體的生長、繁殖、遺傳、變異等起著決定性作用，是生命活動(dòng)的控制者，大量存在于細(xì)胞核中B．核酸指揮控制著蛋白質(zhì)的合成、細(xì)胞的分裂，主要存在于細(xì)胞質(zhì)中C．生物體遺傳信息的載體DNA，大量存在于細(xì)胞核中，決定蛋白質(zhì)的合成D．生物體遺傳信息的載體RNA，大量存在于細(xì)胞質(zhì)中，控制蛋白質(zhì)的合成答案：C1．DNA與RNA完全水解后產(chǎn)物的特點(diǎn)是()A．部分堿基相同，戊糖相同B．部分堿基不同，戊糖不同C．堿基相同，戊糖不同D．堿基不同，戊糖相同答案：B解析：DNA完全水解的產(chǎn)物是脫氧核糖，磷酸和堿基，RNA完全水解的產(chǎn)物是核糖，磷酸和堿基，部分堿基不同，戊糖不同。2．物質(zhì)M的結(jié)構(gòu)簡式如圖，下列關(guān)于M的敘述正確的是()A．M是一種核苷酸B．M中的堿基為嘧啶C．該化合物能發(fā)生水解反應(yīng)D．M發(fā)生縮聚反應(yīng)可以生成核酸答案：C解析：A項(xiàng)，M是一種核苷，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，M中的堿基為嘌呤，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，M是核苷，可以水解生成戊糖和堿基，正確；D項(xiàng)，核酸是核苷酸縮聚得到的，M沒有磷酸基，不能發(fā)生縮聚反應(yīng)，錯(cuò)誤。3．核酸檢測為確認(rèn)病毒感染提供了關(guān)鍵的支持性證據(jù)。某核糖核酸(RNA)的結(jié)構(gòu)片段示意圖如圖，它在酶的催化作用下能完全水解生成戊糖、堿基和某酸。下列說法不正確的是()A．核酸也可能通過人工合成的方法得到B．該核糖核酸水解生成的戊糖能溶于水C．該核酸水解生成的堿基中含有氮元素D．該核酸完全水解生成的酸是H3PO3答案：D解析：采用有機(jī)合成反應(yīng)或酶促合成反應(yīng)可進(jìn)行核酸大分子的合成，A正確；堿基是形成核苷的含氮化合物，所以該核酸水解生成的堿基中含有氮元素，C正確；從圖中分析可知，該核酸完全水解生成的酸是H3PO4，D錯(cuò)誤。4．(2024·云南龍陵高二期末)DNA指紋法在案件偵破工作中有著重要作用，從案發(fā)現(xiàn)場提取DNA樣品，可為案件偵破提供證據(jù)，其中的生物學(xué)原理是()A．不同人體內(nèi)的DNA所含的堿基種類不同B．不同人體內(nèi)的DNA所含的戊糖和磷酸不同C．不同人體內(nèi)的DNA的空間結(jié)構(gòu)不同D．不同人體內(nèi)的DNA所含的脫氧核苷酸排列順序不同答案：D解析：A.不同人體內(nèi)的DNA所含的堿基種類相同，都是A、T、C、G，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B.不同人體內(nèi)的DNA所含的五碳糖和磷酸相同，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C.不同人體內(nèi)DNA的空間結(jié)構(gòu)都是雙螺旋結(jié)構(gòu)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D.遺傳信息儲(chǔ)藏在堿基對(duì)的排列順序中，也就是所含的脫氧核苷酸的排列順序，DNA指紋可為案件偵破提供證據(jù)的原理是人與人之間的遺傳信息不同，D項(xiàng)正確。課時(shí)測評(píng)21核酸(本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以獨(dú)立形式分冊(cè)裝訂！)題點(diǎn)一核酸的組成1．(2024·山東青州高二期末)下列物質(zhì)中屬于生物大分子的是()A．核苷酸 B．硬脂酸甘油酯C．核酸 D．聚乳酸答案：C解析：A.核苷酸是組成核酸的單體，不是生物大分子，A錯(cuò)誤；B.硬脂酸甘油酯是脂肪，不是生物大分子，B錯(cuò)誤；C.核酸是生物大分子，C正確；D.聚乳酸是人工合成的，不是生物大分子，D錯(cuò)誤。2．下列有關(guān)核酸的敘述中錯(cuò)誤的是()A．生物體內(nèi)具有有遺傳功能的大分子化合物B．核酸包括DNA和RNAC．由含氮堿基、脫氧核糖和磷酸組成D．核酸為生命之源答案：C解析：核酸包括DNA和RNA，DNA由含氮堿基、脫氧核糖和磷酸組成，RNA由含氮堿基、核糖和磷酸組成，不能說核酸由含氮堿基、脫氧核糖和磷酸組成。3．(2024·云南龍陵高二期末)構(gòu)成DNA分子的4種脫氧核糖核苷酸的不同取決于()A．五碳糖的不同 B．堿基的種類C．磷酸分子的多少 D．堿基對(duì)的排列順序答案：B解析：核酸根據(jù)五碳糖的不同分為DNA和RNA，DNA的基本組成單位是脫氧核糖核苷酸，根據(jù)堿基不同，脫氧核糖核苷酸可分為4種。故構(gòu)成DNA分子的4種脫氧核糖核苷酸的不同取決于堿基的種類。題點(diǎn)二核酸的結(jié)構(gòu)4．如圖表示DNA分子結(jié)構(gòu)中的一部分，其中連接堿基A與T的是()A．肽鍵 B．氫鍵C．磷酯鍵 D．二硫鍵答案：B解析：DNA分子結(jié)構(gòu)中不存在肽鍵，A錯(cuò)誤；DNA分子結(jié)構(gòu)中連接堿基A與T的是氫鍵，B正確；DNA分子結(jié)構(gòu)中連接脫氧核苷酸的是磷酯鍵，C錯(cuò)誤；DNA分子結(jié)構(gòu)中不存在二硫鍵，D錯(cuò)誤。5．如圖表示的是組成某種核酸的基本單元，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．該物質(zhì)是組成RNA的基本單元B．該物質(zhì)僅含有C、H、O、N、P五種元素C．圖中堿基可能是腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶或胸腺嘧啶D．該物質(zhì)組成的核酸參與遺傳信息的傳遞過程答案：C解析：題圖中物質(zhì)含有磷酸、核糖和堿基，為核糖核苷酸，是組成RNA的基本單元，A項(xiàng)正確；核糖核苷酸的組成元素是C、H、O、N、P，B項(xiàng)正確；核糖核苷酸中不含胸腺嘧啶，C項(xiàng)錯(cuò)誤；RNA參與遺傳信息的傳遞過程，D項(xiàng)正確。6．核酸是一種生物大分子，關(guān)于核酸的說法正確的是()A．核酸在酶的催化下水解可以得到核苷和戊糖B．DNA兩條鏈上的堿基通過形成氫鏈進(jìn)行互補(bǔ)配對(duì)C．核苷酸是磷酸與戊糖脫水形成的酯D．腺嘌呤分子中的碳原子與氮原子雜化方式完全相同答案：B解析：核酸水解得到磷酸和核苷，核苷水解得到戊糖和堿基，其中戊糖有脫氧核糖和核糖，故A錯(cuò)誤；DNA分子由兩條多聚核苷酸鏈組成，每條鏈中的脫氧核糖與磷酸之間通過磷脂鍵連接，兩條鏈上的堿基之間都是通過氫鍵而連接，故B正確；堿基與戊糖縮合形成核苷，核苷與磷酸縮合形成核苷酸，故C錯(cuò)誤；腺嘌呤中六元環(huán)中的N原子為sp2雜化，—NH2中N原子為sp3雜化，C原子為雙鍵的連接方式，因此只有sp2雜化的方式，故D錯(cuò)誤；故答案選B。7．如圖為核苷酸的模式圖，下列相關(guān)說法正確的是()A．DNA與RNA在核苷酸上的不同點(diǎn)只有②方面B．如果②為核糖，則③有4種C．③在生物體中共有8種，核酸徹底水解的產(chǎn)物也有8種D．人體內(nèi)的遺傳物質(zhì)徹底水解會(huì)得到8種產(chǎn)物答案：B解析：DNA與RNA的堿基上也有差異，DNA中有堿基T，RNA中有堿基U，A錯(cuò)誤；如果②為核糖，則該核苷酸是核糖核苷酸，則③有A、C、G、U4種，B正確；③在生物體中共有5種，核酸徹底水解的產(chǎn)物是脫氧核糖、核糖、磷酸和5種含氮堿基，C錯(cuò)誤；人體內(nèi)的遺傳物質(zhì)是DNA，徹底水解的產(chǎn)物是脫氧核糖、磷酸和4種含氮堿基，D錯(cuò)誤。8．(2024·北京昌平高二期末)脫氧核糖核酸(DNA)分子的局部結(jié)構(gòu)示意圖如下，它是由脫氧核糖、磷酸及堿基形成脫氧核糖核苷酸后，脫氧核糖核苷酸聚合成脫氧核糖核苷酸鏈進(jìn)而形成的。下列說法不正確的是()A．磷酸與脫氧核糖分子通過醚鍵結(jié)合B．堿基分子在形成脫氧核糖核苷酸時(shí)均斷N—H鍵C．脫氧核糖、磷酸、堿基通過分子間脫水形成脫氧核糖核苷酸D．堿基G與C、A與T互補(bǔ)配對(duì)原則的原因是氫鍵數(shù)目最多、結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定答案：A解析：A.由圖可知，磷酸與脫氧核糖分子通過磷酯鍵結(jié)合在一起的，A錯(cuò)誤；B.由圖可知，堿基和脫氧核糖核苷酸是緊密相連的，它們之間通過N—糖苷鍵連接，則堿基分子在形成脫氧核糖核苷酸時(shí)均斷N—H鍵，B正確；C.堿基與脫氧核糖通過脫水縮合形成核苷，核苷分子中五碳糖上的羥基與磷酸脫水，通過磷酯鍵結(jié)合形成核苷酸，C正確；D.堿基之間形成的氫鍵數(shù)目越多，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，故堿基G與C、A與T互補(bǔ)配對(duì)原則的原因是氫鍵數(shù)目最多、結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定，D正確。題點(diǎn)三核酸的生物功能9．人類首次合成的具有生命活性的蛋白質(zhì)是()A．美國有機(jī)化學(xué)家合成的葉綠素B．中國有機(jī)化學(xué)家合成的結(jié)晶牛胰島素C．日本化學(xué)家合成的嘧啶類物質(zhì)D．俄國科學(xué)家合成的核糖核酸類物質(zhì)答案：B解析：葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，是一類含脂的色素，不屬于蛋白質(zhì)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；結(jié)晶牛胰島素是具有生物活性的蛋白質(zhì)，由中國有機(jī)化學(xué)家在世界上首次合成，B項(xiàng)正確；嘧啶類物質(zhì)是一種堿性含氮雜環(huán)有機(jī)化合物，不屬于蛋白質(zhì)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；核糖核酸不屬于蛋白質(zhì)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。10．下列說法不正確的是()A．組成天然蛋白質(zhì)的氨基酸幾乎都是α-氨基酸B．利用鹽析可以分離和提純蛋白質(zhì)C．有一定堿基排列順序的DNA片段含有特定的遺傳信息D．DNA主要存在于細(xì)胞核中，它根據(jù)RNA提供的信息控制體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成答案：D解析：鹽析不改變蛋白質(zhì)的生理活性，只是使其暫時(shí)失去溶解性，利用多次鹽析和溶解可分離、提純蛋白質(zhì)，故B正確；RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，根據(jù)DNA提供的信息控制體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，故D錯(cuò)誤。11．(2024·甘肅蘭州高二期末)病毒核酸采樣管中的紅色液體是一種樣本保護(hù)液，其中含有胍鹽，作用于病毒核酸保存。已知胍是有機(jī)一元堿，堿性與氫氧化鈉相近；胍鹽易水解為氨和尿素。以下說法錯(cuò)誤的是()A．核酸和蛋白質(zhì)都是生物大分子B．核酸水解最終產(chǎn)物中含有磷酸、六碳糖和堿基C．胍保存不當(dāng)時(shí)易吸收空氣中的CO2而變質(zhì)D．合理使用尿素可以促進(jìn)農(nóng)作物的生長，提高糧食產(chǎn)量答案：B解析：A.核酸和蛋白質(zhì)都是生物大分子，A正確；B.核酸水解產(chǎn)物中含有磷酸、戊糖和堿基，戊糖為五碳糖，B錯(cuò)誤；C.由題中信息可知胍的堿性與氫氧化鈉相近，所以保存不當(dāng)易吸收空氣中的CO2而變質(zhì)，C正確；D.化肥都不可以過度施用，D正確。12．(2024·北京海淀高二期末)下圖為DNA分子的局部結(jié)構(gòu)示意圖。下列說法不正確的是()A.DNA是一種生物大分子，分子中四種堿基均含N—H鍵B．脫氧核糖分子、磷酸分子、堿基可通過脫水形成脫氧核糖核苷酸分子C．—NH2氮原子能提供孤電子對(duì)與H＋的空軌道形成配位鍵，因此能與酸反應(yīng)D．圖中虛線表示堿基互補(bǔ)配對(duì)(A和T、C和G)時(shí)形成的化學(xué)鍵答案：D解析：A.生物大分子是指生物體細(xì)胞內(nèi)存在的蛋白質(zhì)、核酸、多糖等大分子，DNA是一種生物大分子，分子中四種堿基均含N—H鍵，A正確；B.脫氧核糖分子、磷酸分子、堿基可通過脫水形成脫氧核糖核苷酸分子，B正確；C.—NH2氮原子能提供孤電子對(duì)與H＋的空軌道形成配位鍵，二者能形成—NHeq\o\al(＋,3)，使氨基表現(xiàn)出堿性，能與酸發(fā)生反應(yīng)，C正確；D.由圖可知虛線表示堿基互補(bǔ)配對(duì)(A和T、C和G)時(shí)形成的氫鍵，D錯(cuò)誤。13．核酸是細(xì)胞內(nèi)重要的化合物，請(qǐng)回答下列有關(guān)核酸的問題：(1)核酸的基本組成單元是________，請(qǐng)寫出圖中字母M、N、Q所表示的物質(zhì)名稱：M________、N________、Q________。(2)核酸種類的不同是由于上圖中N的不同，N有________種。組成DNA的N為________。(3)上圖中的Q共有________種。組成DNA的Q是________。(4)絕大多數(shù)生物體的遺傳物質(zhì)是________，病毒的遺傳物質(zhì)是________。答案：(1)核苷酸磷酸戊糖堿基(2)2脫氧核糖(3)5A、G、C、T(4)DNADNA或RNA解析：(1)核酸的基本組成單元是核苷酸，是由一分子磷酸(M)和一分子戊糖(N)和一分子堿基(Q)組成的。(2)核酸由DNA和RNA組成，它們的主要區(qū)別是戊糖不同，有脫氧核糖和核糖2種，組成DNA的是脫氧核糖。(3